量子物理學家發現：虛數i竟然有現實的物理意義

虛數是高中會講的知識。幾個世紀前，數學家發現，在一些代數運算的中間過程中，自然會出現一個奇怪的數，如果我被當成我，我*我=-1。

顯然，我不可能是實數，所以當時的數學家把它命名為“虛數”——，意為虛構數。

后來隨著數學理論、思想和思想的發展，人們逐漸認識到其存在的合理性和必要性。只有一個問題：我也會出現在基于量子力學的薛定諤方程中。

每個人都可以看到“1”個蘋果，或者用“2”的長度來測量距離，但沒有人能夠在物質宇宙中找到i.根據事實，是這樣嗎？

但是，物理學家可能剛剛證明了虛數在某種意義上具有物理意義。

量子物理學家設計了一個實驗，把量子力學的正確性(很少有人會質疑)和虛數I的實際意義捆綁在一起，

匈牙利科學院核能研究所的物理學家塔馬斯韋特西(TamsVrtesi)說：“我們通常把復數理解為一種數學工具，但事實證明，它們確實具有一定的物理意義，世界確實需要復數，”

在量子力學中，單個粒子或一組粒子的行為用波函數來描述。波函數預測可能的測量值，例如電子可能的位置或動量，所謂的薛定諤方程描述了波函數是如何隨時間變化的。

物理學家從來沒有完全確定過我的意義，當薛定諤得到以他命名的方程時，他希望我能被淘汰。在1926年寫給亨德里克洛倫茲的信中，他說：“這東西很煩人.必須是基本實函數，”

從數學的角度來看，他的愿望當然是合理的：我們可以用矢量或坐標來代替復數表示，從而為量子函數的真實形式開辟數學可能性。

的確，翻譯很簡單。幾乎過不了多久，薛定諤就在腦海中找到了“真實”的波動方程，方程的表達式中沒有I，在他給洛倫茨寫信后不到一周，他給馬克斯普朗克寫道：“又一塊沉重的石頭從我的心頭落下。簡直是天意，”

但是如果不用I來表示波動方程，代價就是用起來很麻煩，不到一年，薛定諤本人又回到了虛數的懷抱，就像今天的物理學家一樣。

“任何研究者都會使用想象的形式.”澳大利亞昆士蘭科技大學部的量子計算機科學家馬修麥卡格說，

但另一方面，物理學家認為虛數或復數在本質上是不必要的，它們就像標點符號一樣，只是給人們帶來方便。例如，包括維特西和麥克卡格在內的團隊在2008年和2009年展示了他們可以在不使用I的情況下完美再現著名的貝爾實驗，

現在，arxiv.org的一篇論文指出，在更復雜的貝爾實驗中，復數似乎是必要的。

這組作者——，包括西班牙光子學研究所的馬克奧利維耶雷努(Mark Olivier Reinu)和日內瓦大學部的尼古拉斯吉辛(Nicholas Gisin)寫道，早期的研究使人們得出這樣的結論：“在量子理論中，引用復數只是為了方便，但不是必須的”，但“我們證明這個結論是錯誤的”，

在理論物理中，貝爾不等式是關于是否存在完整的局部隱變量理論的不等式，實驗證明貝爾不等式是不成立的，說明沒有關于局部隱變量的物理理論，可以復制量子力學的每一個預言(即貝爾定理)。

在經典物理中，這個不等式成立，而在量子物理中，這個不等式不成立，即沒有這樣的理論，它的數學形式是Pxz-Pzy1 Pxy

檢驗貝爾不等式是否成立的實驗具有深遠的科學意義，它把量子力學中與哲學思維糾纏在一起的論點變成了一個可操作的實驗。

目前，他們版本的貝爾實驗無法實際操作，但是，如果理論檢驗正確，物理學家要么接受我具有物理意義，要么發展尚未出現的理論來解釋為什么上述理論設計不足以解釋我具有物理意義，

https://www . quantamagazine . org/virtual-numbers-may-essential-for-description-reality-20210303/

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